單片機實驗教學(xué)改革之探索

邊琰，耿麗清，趙麗

摘要：《單片機原理及應(yīng)用》是一門實踐性很強的課程，也是專業(yè)核心課程之一。如何在單片機課程教學(xué)中踐行“知行合一”，提高學(xué)生的理論知識水平和實際應(yīng)用能力，單片機實驗課的教學(xué)效果起著關(guān)鍵作用。本文主要探討了在單片機實驗課教學(xué)中如何調(diào)動學(xué)生的積極性、調(diào)整和改進教學(xué)內(nèi)容和方法、改革考核方式、改進實驗室管理等方面的一些教學(xué)改革措施，以提高單片機實驗課教學(xué)的效果，使學(xué)生的理論水平和實踐能力得到全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：單片機；實驗課教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0243-02

我校的校訓(xùn)是“動手動腦，全面發(fā)展”，說的就是在教學(xué)中我們要講究“知行合一”，即在“做中學(xué)、學(xué)中做”，用理論促進實踐，通過實踐提高理論水平?！秵纹瑱C原理及應(yīng)用》這門課程除了要讓學(xué)生掌握較系統(tǒng)的理論知識之外，更重要的是培養(yǎng)他們對知識的理解和實際應(yīng)用能力，而這種應(yīng)用能力的培養(yǎng)，主要是通過單片機實驗課和其他一些實踐類課程如專業(yè)綜合設(shè)計、電子課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等來完成的，所以，單片機實驗課程的教學(xué)效果對掌握單片機的理論知識和應(yīng)用技能起著關(guān)鍵作用。要使學(xué)生學(xué)好這門課，必須調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，安排合適的教學(xué)內(nèi)容，給予學(xué)生充分實踐的機會，改進該門課程的考核方式等。

一、目前單片機實驗課教學(xué)中存在的問題

（一）學(xué)生重理論課、輕實驗課，實驗課程沒有很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

要學(xué)好單片機的相關(guān)知識，除了熟練掌握單片機的理論基礎(chǔ)，還要靠大量的實踐來理解和深化相關(guān)的理論知識，熟悉單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，積累編程經(jīng)驗。而部分學(xué)生在思想中，往往重視理論課程的學(xué)習(xí)，對實驗課重視程度不夠。在上課過程中，通常有這樣的三類同學(xué)：（1）一部分同學(xué)能夠按照實驗要求，認真完成實驗，對實驗內(nèi)容理解較深入。（2）一部分同學(xué)能夠完成實驗，但一般是依賴?yán)蠋熖峁┑睦?，對實驗?nèi)容仍一知半解。（3）還有一部分同學(xué)上課時對實驗內(nèi)容不認真鉆研，不愿意自己動手練習(xí)，甚至有抄襲實驗結(jié)果的現(xiàn)象，課堂利用率不高。在這三類同學(xué)中，第一類和第三類同學(xué)為數(shù)都不多，人數(shù)最多的應(yīng)該是第二類。

反思以上的課堂現(xiàn)象，雖然有學(xué)生自身的問題，但也說明實驗課程沒有很好地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，還沒能有效激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）教學(xué)內(nèi)容和方法需要改進

單片機是一門實應(yīng)用性很強的專業(yè)課，單片機課程的實驗應(yīng)使每位學(xué)生在應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、軟件開發(fā)以及接口等方面都得到訓(xùn)練，實驗課內(nèi)容的安排也應(yīng)該緊緊圍繞理論授課的重點難點開展，內(nèi)容的設(shè)置從簡單到復(fù)雜，還可增加一些綜合設(shè)計實驗。但限于實驗室條件，一般的單片機實驗課都是使用現(xiàn)成的實驗?zāi)K，實驗課是簡單的硬件連線和軟件編程，很多時候?qū)W生還有實驗例程可以參考，學(xué)生在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計方面鍛煉機會有限，另一方面，教學(xué)內(nèi)容過多注重驗證性，而忽視學(xué)生的能動性，通常是在實驗箱看一下結(jié)果，對現(xiàn)象背后的原因不去深入研究，實驗以演示、驗證項目為主，實驗內(nèi)容也好幾年都沒有變化，不能根據(jù)學(xué)生的情況靈活設(shè)置實驗內(nèi)容。課程結(jié)束后，學(xué)生雖然對單片機的基本原理及相關(guān)概念有所了解，但對這門課程至關(guān)重要的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試技術(shù)，很多學(xué)生并沒有掌握。

（三）考核方式有待改進

實驗課程的成績通常是依據(jù)學(xué)生的實驗報告情況而定，對學(xué)生的實際實踐能力衡量得不夠。實驗課成績在整個“單片機原理及應(yīng)用”課程中所占比例也不算多，這也是導(dǎo)致學(xué)生不重視實驗課程的原因之一。

二、單片機實驗課教學(xué)的改革舉措

（一）實驗課要能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，進而引起學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的興趣

首先，要使學(xué)生在思想上重視單片機課程的學(xué)習(xí)。由于單片機具備較高的性價比、良好的穩(wěn)定性、體積小、功耗低等優(yōu)點，其應(yīng)用范圍已涉及儀器儀表、過程控制、數(shù)據(jù)采集、信號處理、家用電器等各個領(lǐng)域。特別是在自動控制領(lǐng)域，正逐漸成為現(xiàn)場測量及控制的首選器件之一。正是由于單片機在現(xiàn)代社會中應(yīng)用如此廣泛，所以我們必須要學(xué)好單片機，而要學(xué)好單片機，不經(jīng)過大量的實踐是不行的，在思想上要讓學(xué)生重視起單片機實驗課。

其次，在實驗課的過程中，要增強學(xué)生的參與度。對于一些系統(tǒng)不是很復(fù)雜的實驗，我們鼓勵學(xué)生自己設(shè)計實驗系統(tǒng)。比如：對于單片機的并口實驗，實驗系統(tǒng)比較簡單，就是一個單片機的最小系統(tǒng)外加一些電阻、發(fā)光二極管和按鈕即可，成本不是很高，學(xué)習(xí)過電子基礎(chǔ)的學(xué)生大多能完成這樣的系統(tǒng)設(shè)計，而拿著自己開發(fā)的實驗板做單片機的實驗，學(xué)生會更有興趣，學(xué)習(xí)的熱情也明顯提高。在教學(xué)過程中，不再給學(xué)生參考例程，鼓勵每個學(xué)生在上課之前查閱資料，設(shè)計程序流程圖，并編寫程序完成實驗，如果遇到問題就多和老師和同學(xué)交流，共同解決問題。通過自己開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)，學(xué)生對單片機的硬件系統(tǒng)和接口關(guān)系有了更深層次的了解，通過自己編程，使學(xué)生的程序設(shè)計能力也有了很大提高，更重要的是，學(xué)生對學(xué)習(xí)單片機有了濃厚的興趣，以前課堂上的第一和第二類同學(xué)學(xué)習(xí)的效果都有明顯提高，第三類學(xué)生的人數(shù)也明顯減少。

（二）改進教學(xué)內(nèi)容

1.結(jié)合本校學(xué)生特點和實驗室條件的實際來編寫單片機實驗課教材，教材的內(nèi)容配合理論教學(xué)重點難點內(nèi)容，實驗內(nèi)容本身也可以前后關(guān)聯(lián)。單片機實驗課教材直接關(guān)乎教學(xué)質(zhì)量的好壞。教材不應(yīng)該是一成不變的，而是要根據(jù)學(xué)生的特點和對基礎(chǔ)知識的掌握情況靈活而定。對于基礎(chǔ)好一些的學(xué)生，可以讓他們在完成基本實驗后再增加一些內(nèi)容，以加深對知識的理解，因此在教材中，要多設(shè)置一些思考問題。內(nèi)容上也要緊緊圍繞理論教學(xué)重點難點內(nèi)容，比如單片機的并口、定時器、中斷、接口擴展電路等展開，實驗內(nèi)容上循序漸進，注重各個實驗內(nèi)容間的前后聯(lián)系。比如在并口實驗中做了單片機通過并口控制流水燈的實驗，那么在定時器實驗中可以在并口實驗的基礎(chǔ)上增加對流水燈時間的控制，在中斷實驗中可以在定時器實驗的基礎(chǔ)上增加按鈕中斷的控制，這樣學(xué)生在做后一個實驗的同時復(fù)習(xí)了前一個實驗的知識點，使學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)知識有一個比較系統(tǒng)的掌握。endprint

2.減少驗證性實驗，增加綜合設(shè)計性實驗的比重，鼓勵自選實驗項目。我校是在大學(xué)三年級的第一學(xué)期開設(shè)“單片機原理及應(yīng)用”這門課程，以前所開設(shè)的實驗內(nèi)容基本上都是驗證性實驗，而作為自動化專業(yè)的大學(xué)高年級學(xué)生，他們已經(jīng)有了一定的專業(yè)基礎(chǔ)和實驗?zāi)芰?，喜歡做一些有創(chuàng)造性的工作，對驗證性實驗已無多大興趣，所以才會出現(xiàn)對實驗課不感興趣，盲目應(yīng)付的問題。而通過增加一些綜合設(shè)計性實驗，特別是一些自選實驗項目，學(xué)生可以尋找自己的興趣點，通過查閱大量文獻資料，對單片機發(fā)展的現(xiàn)狀、相關(guān)技術(shù)有一個更深的理解，可以更好地掌握單片機的知識。還可以在電子課程設(shè)計、專業(yè)綜合設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中加入單片機設(shè)計的內(nèi)容，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性

3.實驗內(nèi)容的不斷更新。單片機技術(shù)發(fā)展很快，并且很多時候都和其他熱門技術(shù)相結(jié)合，如：智能控制技術(shù)、人機接口技術(shù)、傳感器技術(shù)等，為此我們的實驗內(nèi)容也要適時地介紹這些技術(shù)，這樣培養(yǎng)的學(xué)生才能適應(yīng)現(xiàn)代社會的需要，在開闊學(xué)生知識面的同時，調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性，進一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

（三）考核方式的改進

為了調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的實踐能力，實驗課程的考核方式也要做一些調(diào)整。實驗課程的最終成績要根據(jù)學(xué)生的平時上課表現(xiàn)、實驗報告和實際動手操作能力按一定比例綜合評定，并且最后一項要占主要比例。實際操作能力可以通過給定題目的上機考核來完成，同時加大實驗課成績在整個《單片機原理及應(yīng)用》課程中所占比例，使最終成績盡量反映出學(xué)生的實際能力。

（四）完善實驗室的管理

根據(jù)學(xué)校實際，可以設(shè)立開放實驗室，增加課后對學(xué)生開放的時間，給予學(xué)生更多動手實踐的機會。另一方面，學(xué)校也應(yīng)當(dāng)加大對實驗室的資金投入，購買先進的儀器設(shè)備，滿足實驗課教學(xué)基本需要和教學(xué)內(nèi)容的不斷更新。

三、結(jié)語

以上是作者對單片機實驗課程教學(xué)改革的幾點思考，可能并不全面，對于單片機實驗課的教學(xué)改革，我們還要繼續(xù)努力，在教學(xué)過程中繼續(xù)堅持“知行合一”的教學(xué)理念，使學(xué)生的理論水平和實踐能力得到全面發(fā)展。

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基金項目：天津市普通高校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革項目。

作者簡介：邊琰（1980-），女，天津人，碩士，講師，研究方向：智能控制技術(shù)。endprint